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金屬鈑金新聞

低價(jià)激光雷達(dá)面世 成本僅為谷歌無(wú)人駕駛雷達(dá)裝置1%

星之球激光 來(lái)源:光電論壇2014-06-09 我要評(píng)論(0 )   

在自動(dòng)駕駛的研發(fā)領(lǐng)域,谷歌獲得了最多的美譽(yù)。谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)搭載了一系列雷達(dá)、攝像頭、傳感器和激光測(cè)距儀,成本至少30萬(wàn)美元。對(duì)于谷歌這種高成本的汽車(chē)裝置,相...

   在自動(dòng)駕駛的研發(fā)領(lǐng)域,谷歌獲得了最多的美譽(yù)。谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)搭載了一系列雷達(dá)、攝像頭、傳感器和激光測(cè)距儀,成本至少30萬(wàn)美元。對(duì)于谷歌這種高成本的汽車(chē)裝置,相信很多汽車(chē)生產(chǎn)商都望塵莫及,但目前就有加州大學(xué)伯克利分校的學(xué)生研究出了價(jià)格低廉的激光雷達(dá)裝置,其成本僅為谷歌無(wú)人駕駛雷達(dá)裝置的1%.

  雖然激光雷達(dá)目前已經(jīng)在很多智能汽車(chē)上得到了應(yīng)用,但其笨重的身材和高昂的造價(jià)除了谷歌最近發(fā)布的那款貴得離譜的“小豆丁”無(wú)人駕駛汽車(chē)能夠承受得起之外,貌似還沒(méi)有那個(gè)“傻缺”的車(chē)企肯在自己的量產(chǎn)車(chē)上投入這項(xiàng)技術(shù)。所以,如果體積能再小點(diǎn)、價(jià)格能再低點(diǎn),說(shuō)不定未來(lái)這樣的設(shè)備也會(huì)走進(jìn)尋常百姓家。

  目前,來(lái)自加州大學(xué)伯克利分校的一位研究生Behnam Behroozpour就盯上了激光雷達(dá)這玩意兒。和實(shí)驗(yàn)室的同事一起,他們正試圖將全3D圖像成型系統(tǒng)(俗稱(chēng)LIDAR)封裝進(jìn)一個(gè)可以在智能手機(jī)或游戲手柄上輕松使用的固態(tài)包里。

  Behnam Behroozpour為筆者詳細(xì)解釋道:

  按照目前的設(shè)想來(lái)看,這樣的激光雷達(dá)設(shè)備由三部分組成。我們先準(zhǔn)備制作一個(gè)3mm×3mm大小的光電芯片,其次還得有一個(gè)CMOS傳感器芯片,而萬(wàn)事俱備,只欠東風(fēng) ,還需要一個(gè)芯片大小的VCSEL(垂直腔面激光發(fā)射器)裝置。不過(guò)我們之前只是分別測(cè)試了單個(gè)芯片的性能,現(xiàn)在才開(kāi)始將它們拼裝起來(lái)。最后成型的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品大概有微軟的Kinect盒子那么大。

多像素集成3-D攝像頭使用FMCW激光源

  雖然并不清楚這個(gè)集成的激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠達(dá)到怎樣精確的效果,但從目前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看,激光光束的可探測(cè)范圍在10米左右。不過(guò)這顯然如果要在汽車(chē)領(lǐng)域使用的話(huà)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠格,而這個(gè)來(lái)自伯克利的極客小組也已經(jīng)開(kāi)始研究如何使其能夠達(dá)到30m-100m的照射范圍。

  LIDAR是通過(guò)向外發(fā)射光束并計(jì)算接受反射所需時(shí)間來(lái)測(cè)定目標(biāo)物體的距離的。為了防止因接收周?chē)瓷涔饩€(xiàn)而造成測(cè)量上的誤差,你可以系統(tǒng)地調(diào)節(jié)激光光束的能量值;甚至你還可以改變它的頻率,而這樣更容易獲得精確的數(shù)據(jù)。類(lèi)似這樣的頻率調(diào)節(jié),是通過(guò)安置在硅片右側(cè),體積非常小、可震動(dòng)的MEMS鏡面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

  以Behnam Behroozpour為首的實(shí)驗(yàn)人員們通過(guò)電子調(diào)頻的方式使得這些鏡面裝置能夠自然地震動(dòng)起來(lái)。按照他的話(huà)來(lái)說(shuō),盡管采取這樣的做法更復(fù)雜,同時(shí)也更費(fèi)時(shí)費(fèi)力些,但一方面能夠減少光能的損耗,另一方面也能獲得理想的信噪比。而這項(xiàng)試驗(yàn)中的噪聲,主要來(lái)自漫射光,很大程度上可能會(huì)被誤以為是激光光束的反射從而造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量上的干擾。

MEMS-電子-光學(xué)芯片的混裝3D電路原理圖

  現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)依靠的主要是包括激光、雷達(dá)、超聲波、標(biāo)準(zhǔn)攝像頭、立體攝像頭、GPS、慣性引導(dǎo)甚至是Wi-Fi在內(nèi)大量傳感技術(shù)的使用,而雷達(dá)設(shè)備是其中最重要的部分。一方面是因?yàn)槔走_(dá)可以在任何光照和天氣情況下正常使用;另一方面也是得益于航空業(yè)的高度發(fā)展,它的體積和造價(jià)都得到了大幅縮減。即便是把一些便宜的LIDAR設(shè)備安置在車(chē)身周?chē)黄鹧鄣牡胤剑瑯幽軌驅(qū)崿F(xiàn)高分辨率、有續(xù)集中的信息掃描。

  不過(guò)要做到這程度,咱還得先把成本降下來(lái)再說(shuō)。據(jù)稱(chēng)谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)車(chē)頂安置的那臺(tái)LIDAR設(shè)備耗資7萬(wàn)美金。Behroozpour表示他希望他和團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的第一臺(tái)激光雷達(dá)集成設(shè)備能夠?qū)⒊杀究刂圃趲装倜澜?,盡管這可能對(duì)智能手機(jī)和Xbox游戲愛(ài)好者們來(lái)說(shuō)依然價(jià)格不菲,但是能將一臺(tái)固態(tài)集成系統(tǒng)做到這份上,顯然也算得上是性?xún)r(jià)比頗高了。

  無(wú)疑,如果未來(lái)Behnam Behroozpour的愿望能夠?qū)崿F(xiàn)的話(huà),那么這款體積小、造價(jià)低廉的激光雷達(dá)裝置不僅可以用在無(wú)人駕駛汽車(chē)上,還能藏在你的智能手機(jī)和你的Kinect游戲手柄里,想想都來(lái)勁。但小伙伴們有這樣一個(gè)問(wèn)題不能不直視啊:這樣由三枚3mm×3mm芯片疊加的激光盒子用在小型設(shè)備上還好,但是如果一輛載著乘客的汽車(chē)上就使用這么個(gè)小玩意兒,安全能否得到有效保障,目前還未可知。

  目前谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)使用的LIDAR太過(guò)昂貴,對(duì)于其商業(yè)化的確是不小的阻礙,希望Behnam Behroozpour能早日改進(jìn)這款激光雷達(dá)裝置,提高其功能性和安全性,讓這款激光雷達(dá)可以更多的應(yīng)用在無(wú)人駕駛汽車(chē)上,降低汽車(chē)的整體成本,讓無(wú)人駕駛汽車(chē)也真正的進(jìn)入到人們的生活中,而不是做為展示供人參觀(guān)。

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